ΗΜΥ 340

Μηχανική Ηλεκτρικής Ισχύος

Διάλεξη 1

Δρ. Ηλίας Κυριακίδης

Αναπληρωτής Καθηγητής

ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ

© 2007 Ηλίας Κυριακίδης, Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών, Πανεπιστήμιο Κύπρου

ΤΑ ΘΕΜΑΤΑ ΜΑΣ ΣΗΜΕΡΑ

• Δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας

-- Παραγωγή

-- Μεταφορά

-- Διανομή

• Μονοφασικά κυκλώματα

Τι είναι το δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας;

Είναι το μεγαλύτερο και πιο σύνθετο δυναμικό σύστημα που

κτίστηκε ποτέ από ανθρώπους

230-400 V

Υποσταθμός

διανομής

11 to 15.75 kV

Ηλεκτροπαραγωγός

σταθμός

Μετασχηματιστής

ανύψωσης τάσης

Υποσταθμός

μεταφοράς

Σύστημα μεταφοράς

66 ή 132 ή 220 kV

11 ή 22 kV

Σύστημα διανομής

Απλό δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας

Γεννήτριες

Φορτίο

Φορτίο

Μετασχηματιστές

Διακόπτες

Το δίκτυο στο εγγύς μέλλον

(Το όραμα της Ευρωπαϊκής Ένωσης)

ΔΙΚΤΥΟ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΣΤΗΝ ΚΥΠΡΟ

Πηγή: Αρχή Ηλεκτρισμού Κύπρου

Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας

Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (ΑΠΕ)

Renewable Energy Sources (RES)

• Αιολική ενέργεια (wind energy)

• Ηλιακή ενέργεια (solar energy)

• Γεωθερμική ενέργεια (geothermal energy)

• Υδροηλεκτρική ενέργεια (hydroelectric energy)

• Βιομάζα (biomass)

• Παλιρροιακή ενέργεια (tidal energy)

Συμβατικές Πηγές Ενέργειας

Conventional Energy Sources

• Πετρέλαιο (μαζούτ) (oil)

• Κάρβουνο (coal)

• Φυσικό αέριο (natural gas)

• Πυρηνική ενέργεια (nuclear energy)

Παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος

Πηγή: http://www.tva.gov/power/coalart.htm

ΣΤΑΔΙΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ ΡΕΥΜΑΤΟΣ

• ΠΑΡΑΓΩΓΗ

• ΜΕΤΑΦΟΡΑ

• ΔΙΑΝΟΜΗ

ΣΤΑΘΜΟΙ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ

• Χώροι όπου γίνεται η παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος,

είτε με ανανεώσιμες πηγές ενέργειας είτε με συμβατικές.

• Τάση παραγωγής: ~11-15.75 kV

• Ένας μετασχηματιστής ανύψωσης τάσης αυξάνει την

τάση σε 66 ή 132 ή 220 kV για να γίνει η μεταφορά της

μέσω του συστήματος μεταφοράς.

Ηλεκτρικές μηχανές/γεννήτριες

Δρομέας (rotor) μιας γεννήτριας 200 MW

Ηλεκτρικές μηχανές/γεννήτριες

Στάτης (stator)

Ηλεκτρικές μηχανές/γεννήτριες

Εγκατάσταση δρομέα στον στάτη μιας γεννήτριας

Ηλεκτρικές μηχανές/γεννήτριες

Στάτης γεννήτριας 660 MW

Αποθήκευση ενέργειας με αντλίες

Πηγή: Tennessee Valley Authority

ΔΙΚΤΥΟ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ

• Δίκτυο ψηλής τάσης (66 ή 132 ή 220 kV).

• Μεταφέρει την ηλεκτρική ισχύ από τους σταθμούς

παραγωγής στους υποσταθμούς μεταφοράς.

• Γίνεται σε ψηλή τάση για να μειωθούν οι απώλειες

ισχύος I2R, αφού η μεταφορά γίνεται σε μεγάλες

αποστάσεις και για να αυξηθεί η δυνατότητα μεταφοράς

ισχύος της γραμμής.

ΓΡΑΜΜΗ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ

Εναέριες γραμμές

μεταφοράς 132 kV

Γείωση/Αντικεραυνική

προστασία (OPGW)

Πυλώνας Μονωτής

ΔΙΚΤΥΟ ΔΙΑΝΟΜΗΣ

• Περιλαμβάνει

(α) το δίκτυο διανομής μέσης τάσης (11 kV ή 22 kV) που

μεταφέρει την ηλεκτρική ισχύ από τους υποσταθμούς

μεταφοράς στους υποσταθμούς διανομής

(β) το δίκτυο διανομής χαμηλής τάσης (230/400 V) που

μεταφέρει την ηλεκτρική ισχύ από τους υποσταθμούς

διανομής στους καταναλωτές.

• Είναι το μεγαλύτερο σύστημα σε συνολικό μήκος

αγωγών.

ΔΙΚΤΥΟ ΔΙΑΝΟΜΗΣ

Στήριγμα πασσάλου

Ασφαλειοδιακόπτης

τύπου Δ (D-fuse)

Μονοφασικός

μετασχηματιστής Εναέριες γραμμές

διανομής ΧΤ 230/400 V

Εναέριες γραμμές διανομής ΜΤ 11 kV

ΔΙΚΤΥΟ ΔΙΑΝΟΜΗΣ

Στήριγμα πασσάλου

Ουδέτερος

Υπόγειο καλώδιο διανομής

Φάσεις (L1, L2, L3)

Οδικός φωτισμός

Πάσσαλος

ΥΠΟΣΤΑΘΜΟΙ

• Είναι κόμβοι στο δίκτυο παροχής ηλεκτρισμού.

• Στοιχεία υποσταθμών:

-- Μετασχηματιστές (μεταβάλλουν την τάση και την

ένταση)

-- Ασφαλειοδιακόπτες (circuit breakers) (ανοίγουν το

κύκλωμα σε περίπτωση σφάλματος)

-- Διακόπτες αποσύνδεσης (disconnect switches)

-- Μετασχηματιστές τάσης και έντασης (voltage and

current transformers) (για σκοπούς μετρήσεων)

-- Προστατευτικές συσκευές υπέρτασης (surge arresters)

(για προστασία από κεραυνούς και από υπέρταση στο

κύκλωμα)

ΜΟΝΟΦΑΣΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ

vs(t)

R

i(t)

L

a

b

Z R j L

Εμπέδηση (impedance)

X L

Επαγωγική αντίσταση (reactance)